25 ноября 2021

Химики МГУ изучили тонкости воздействия токсичных веществ на организм

  • Биохимия
  • Токсикология
  • Метаболомика

Сотрудники кафедры аналитической химии химического факультета МГУ обнаружили значимые метаболиты, наличие которых в организме можно связать с отравлением сильнодействующими веществами. Выявленный набор маркеров позволяет понять детальный механизм воздействия отравляющих веществ на животных и людей и правильнее лечить больных. Работа опубликована в журнале Analytical and Bioanalytical Chemistry.

Химики МГУ изучили тонкости воздействия токсичных веществ на организм

Биологические образцы – сложнейшие объекты для исследования, так как содержат огромное количество органических и неорганических веществ. А иногда от правильного, качественного и быстрого анализа зависит не только здоровье, но и жизнь. Поэтому химики постоянно ищут новые методы исследования биологических жидкостей. В последнее время стал популярным так называемый метаболомный анализ – аналитический подход, основанный на использовании масс-спектрометрии. Одна из задач такого анализа – выявление новых метаболитов для различных патологических состояний.

«Ранее мы смогли приобрести довольно большой опыт в метаболомных исследованиях, связанных с выявлением потенциальных метаболитов для различных заболеваний, например, рака мочевого пузыря, – рассказал руководитель исследования, профессор, д.х.н. Игорь Родин. – Также в нашей лаборатории накоплен большой опыт в области аналитической токсикологии: анализе биоматериалов организмов, подвергшихся воздействию ядовитых веществ».

Сначала авторы исследования тренировались в поиске известных метаболитов, возникающих в результате отравления. Накопленный опыт позволил расширить работу: ученые начали искать новые вещества, связанные с тем или иным воздействием на организм. Первый вариант намного проще, потому что проводится с использованием методов, заранее настроенных на конкретные соединения и максимально игнорирующих остальные. Во втором случае, наоборот, нужно выявить как можно больше веществ. Такой подход в разы сложнее, потому что вещества начинают мешать определению друг друга.

«В рамках этой работы с применением методологии жидкостной хромато-масс спектрометрии высокого разрешения мы смогли проанализировать образцы биоматериала, полученные от лабораторных животных, – объяснил Игорь Родин. – Использованная техника позволяет измерять содержание органических веществ и идентифицировать их в сложных объектах».

Для обработки полученных данных химики использовали методы статистики и хемометрики. В больших массивах данных они позволили выявить значимые изменения, которые возникли после отравления организмов сильнодействующими веществами.

«Поскольку изначально получаемые данные достаточно сложные, моя часть работы состояла в их предварительной обработке», – рассказал участник исследования, студент 5 курса химического факультета МГУ Юрий Ихалайнен.

«После предобработки большого массива данных вся доступная информация анализировалась статистически, в том числе методами машинного обучения, – дополнил еще один соавтор исследования, сотрудник лаборатории масс-спектрометрии химического факультета МГУ Иван Плющенко. – В результате мы смогли отследить изменения, связанные с воздействием токсиканта на организм».

Новые маркеры показали, что воздействие отравляющих веществ оказалось намного более широким, чем считалось ранее. Токсикант блокировал сразу несколько ферментов, что вызывало целую цепочку новых нарушений в обмене веществ, эндогенном метаболизме и многом другом. Полученные результаты позволили понять механизм действия широкого класса токсичных веществ. По найденным биомаркерам в дальнейшем можно будет делать выводы об отравлении, поврежденных механизмах организма и правильно назначать лечение.

Публикации из новости

Untargeted and targeted analysis of sarin poisoning biomarkers in rat urine by liquid chromatography and tandem mass spectrometry
Vokuev M.F., Baygildiev Т.М., Plyushchenko I.V., Ikhalaynen Y.A., Ogorodnikov R.L., Solontsov I.K., Braun А.V., Savelieva E.I., Rуbalchenko I.V., Rodin I.A.
Q1 Analytical and Bioanalytical Chemistry 2021 цитирований: 0